硅酸鹽的性質(zhì)與結(jié)構(gòu)

關(guān)于硅酸鹽的性質(zhì)與結(jié)構(gòu)硅酸鹽指的是硅、氧與其它化學(xué)元素（主要是鋁、鐵、鈣、鎂、鉀、鈉等）結(jié)合而成的化合物的總稱。它在地殼中分布極廣，是構(gòu)成多數(shù)巖石（如花崗巖）和土壤的主要成分。自然界存在的各種天然硅酸鹽礦物約占地殼質(zhì)量的90%以上?；◢弾r貓頭鷹墨綠色花崗巖硅酸鹽的分布第2頁,共16頁，2024年2月25日，星期天硅酸鹽的表示方法

硅酸鹽的成分大多比較復(fù)雜，通常寫成氧化物的形式。氧化物的順序：活潑金屬氧化物→較活潑金屬氧化物→二氧化硅→水氧化物前系數(shù)的確定：除氧元素外，其他的元素按配置前后原子個數(shù)守恒原則配置系數(shù)。幾種天然硅酸鹽的化學(xué)式如下：高嶺土Al2O3·2SiO2·2H2O白云母K2O·3Al2O3·6SiO2石棉CaO·3MgO·4SiO2正長石K2O·Al2O3·6SiO2第3頁,共16頁，2024年2月25日，星期天硅酸鹽的溶解性

在硅酸鹽中，僅堿金屬鹽能溶于水。將Na2CO3與SiO2共熔可制得硅酸鈉，其透明的漿狀溶液稱作“水玻璃”，俗稱“泡花堿”。與硅酸是多種多種多硅酸的混合物相似，硅酸鈉也是多種多硅酸鈉的混合物。因而在水玻璃中Na2CO3和SiO2的物質(zhì)的量不是固定的，它可在一定范圍內(nèi)變動。工業(yè)上把水玻璃中SiO2和Na2O的摩爾比稱作水玻璃的“模數(shù)”。水玻璃是紡織，造紙，制皂，鑄造等行業(yè)。除堿金屬硅酸鹽外，其他的硅酸鹽均不溶于水。第4頁,共16頁，2024年2月25日，星期天硅酸鹽結(jié)構(gòu)的特點a.結(jié)構(gòu)中Si4+間沒有直接的鍵,它們是通過O2-連接起來的;b.結(jié)構(gòu)是以硅氧四面體為結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)；c.每一個O2-只能連接2個硅氧四面體;d.硅氧四面體只能共頂連接，而不能共棱和共面連接。第5頁,共16頁，2024年2月25日，星期天單聚硅酸根

單個的硅氧四面體，其中Si：O=1:4。例如自然界中存在的橄欖石Mg2SiO4就是這種正硅酸鹽。SiOOOO正硅酸根SiO44－橄欖石是鎂橄欖石（Mg2SiO4）和鐵橄欖石（Fe2SiO4）系列的中品種。第6頁,共16頁，2024年2月25日，星期天二聚硅酸根

兩個硅氧四面體通過共用一個氧原子連結(jié)起來，其中Si：O=2:7（1:3.5）。例如自然界中的鈧硅石Sc2Si2O7，異極礦Zn4Si2O7(OH)2·H2O焦硅酸根Si2O76－

異極礦第7頁,共16頁，2024年2月25日，星期天鏈聚硅酸根

常見有單鏈和雙鏈兩種，具有纖維狀結(jié)構(gòu)單鏈由硅氧四面體連結(jié)成無限長的鏈，相鄰兩個硅氧四面體共用1

個氧原子。在無限長的鏈聚硅酸根中Si：O=1:3。通式為SinO3n+1,帶2n+2個負(fù)電荷。[SinO3n+1](2n+2)－第8頁,共16頁，2024年2月25日，星期天

雙鏈猶如兩個單鏈相互聯(lián)結(jié)而成。其中Si：O=4:11.

陰離子硅酸根鏈之間分布著帶正電的金屬離子，靠靜電引力使鏈結(jié)合在一起。第9頁,共16頁，2024年2月25日，星期天石棉石棉又稱“石綿”，指具有高抗張強度、高撓性、耐化學(xué)和熱侵蝕、電絕緣和具有可紡性的硅酸鹽類礦物產(chǎn)品。它是天然的纖維狀的硅酸鹽類類礦物質(zhì)的總稱。石棉由纖維束組成，而纖維束又由很長很細(xì)的能相互分離的纖維組成。石棉具有高度耐火性、電絕緣性和絕熱性，是重要的防火、絕緣和保溫材料。不同種類的石棉，物理機械性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)也都不同。石棉纖維長度一般為3～50毫米，也有較長的。中國發(fā)現(xiàn)最長的石棉纖維達(dá)2.18米，是目前世界上最長的。第10頁,共16頁，2024年2月25日，星期天藍(lán)石棉

溫石棉第11頁,共16頁，2024年2月25日，星期天片狀聚硅酸根

每一個硅氧四面體通過共用3個氧原子分別與鄰近3個硅氧四面體連結(jié)，形成片層狀結(jié)構(gòu)，片層之間靠金屬離子的靜電引力結(jié)合在一起，如云母。云母KMg3(OH)2Si3AlO10第12頁,共16頁，2024年2月25日，星期天網(wǎng)絡(luò)狀聚硅酸根

網(wǎng)絡(luò)狀聚硅酸根：硅氧四面休間通過共用4個氧原子而組成各種三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。如果在某個硅氧四面體中有鋁原子代替了硅原子，形成的鋁硅酸根網(wǎng)絡(luò)骨架中就帶了負(fù)電荷，因此在骨架的空隙中必須有平衡骨架負(fù)電荷的陽離子存在。如用作催化劑或催化劑載體的沸石分子篩。第13頁,共16頁，2024年2月25日，星期天分子篩——合成鋁硅酸鹽

自然界中存在的某些硅酸鹽和鋁硅酸鹽具有籠形三維結(jié)構(gòu)，可以有選擇地吸附一定大小的分子，這種作用叫做分子篩作用。通常把這樣的天然硅酸鹽和硅鋁酸鹽叫做沸石分子篩稱為沸石分子篩。例如八面沸石、絲光沸石等。分子篩具有篩分不同大小分子的功能。與普通篩子不同，普通篩子是小于孔徑的物資可以通過篩子，大于篩孔的物質(zhì)篩不過去。分子篩卻相反，小于分子篩篩孔的分子進(jìn)入分子篩后易被吸附于孔穴中，大于分子篩孔徑的分子則難以進(jìn)入孔穴中而從分子篩小晶?？障吨g通過。優(yōu)點：分子篩是一種新型的高效能、高選擇性、機械強度大、熱穩(wěn)定性好、成本低廉的吸附劑、干燥劑、分離劑和催化劑，在化工、冶金、石油、電子、醫(yī)藥等工業(yè)中得到廣泛的應(yīng)用。分子篩的選擇性